As funcionalidades ocorrem em
virtude das características presentes no carbeto de mononíquel (NiC), novo
material cujo desenvolvimento é o resultado da dissertação de mestrado de Fábio
André Moura Nóbrega, um dos cientistas envolvidos na pesquisa. Fábio identifica
que os objetivos principais do método são apresentar uma alternativa
tecnicamente e economicamente viável para a produção de carbeto de mononíquel,
que seja facilmente ampliada para escala industrial, propondo uma alternativa
mais simples e com menos operações unitárias que os demais métodos. Assim,
cria-se um catalisador voltado para aplicações como produção de hidrogênio e de
células de combustível.
“Simultaneamente, permitindo
controle sobre os tamanhos de partícula, morfologia e fase cristalina do
material produzido, obtendo carbeto de níquel em escala nanométrica, com
estrutura cristalina cúbica e alto teor de pureza. Por conseguinte, gerando grandes
benefícios econômicos, sociais e ambientais para nossa região”, lista o egresso
do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Um número aumentado dessas
operações unitárias está intimamente associado ao custo desses processos, os
quais se tornam, por vezes, inviáveis. Além disso, a quantidade afeta as
questões de segurança de processos, que se tornam sucessiva e exponencialmente
mais complexas.
Camilla e Ila desatacam que parte do
financiamento veio do edital “Mães Pesquisadoras” da UFRN e recursos da FINEP |
Foto: Cícero Oliveira – Agecom/UFRN
Além de Fábio, participaram
dos estudos que resultaram no pedido de patenteamento André Luis Lopes
Moriyama, Camila Pacelly Brandão de Araújo, Carlson Pereira de Souza e Ila
Gabriele Diniz Dias de Azevedo. O depósito recebeu o nome de “Processo de
obtenção de carbeto de mononíquel nanométrico em reator de leito fixo por
reação gás-sólido”. O grupo pontua que os estudos de carbetos de metais
refratários vêm ganhando atenção devido às propriedades que esses materiais
apresentam, tais como elevado ponto de fusão, alta dureza, alta estabilidade
térmica, alta resistência à corrosão e atividade catalítica, fotocatalítica e
eletrocatalítica. A conjunção dos atributos os torna atrativos para indústrias
diversas, como catálise (quando se quer controlar a velocidade de uma
determinada reação entre substâncias), produção de sensores e produção de
materiais semicondutores.
Orientadora do estudo, a
professora Camila de Araújo frisa que os testes iniciais foram realizados em
escala laboratorial, com planos para ensaios futuros em uma planta maior. Ao
todo, foram realizados mais de 50 ensaios. Ela destaca também que a pesquisa
foi desafiadora devido à pouca literatura existente sobre o carbeto de
mononíquel e seu processo de obtenção, que se mostrou inovador. O produto
final, considerado o protótipo da invenção, é um pó escuro, com fina
granulação.
“Exemplos de diferenciais são
o custo-benefício e a segurança, pois a tecnologia utiliza níquel, um metal
mais abundante e barato que os materiais nobres como platina e paládio,
usualmente empregados em catalisadores, e é considerado mais seguro operacionalmente
que o níquel de Raney, que é explosivo”, explica a docente da Escola de Ciência
e Tecnologia (ECT). Camila de Araújo complementa que a pesquisa que Fábio
desenvolveu sob sua orientação é voltada para aplicações relevantes na área de
transição energética. Ela identifica que, recentemente, a ECT aprovou a criação
de um novo Programa de Recursos Humanos (PRH) da Universidade, junto à Agência
Nacional do Petróleo (ANP).
Inventores explicam que o
catalisador otimiza as reações, diminuindo o gasto energético | Foto: Cícero
Oliveira – Agecom/UFRN
Ela descreve que a expectativa
é que a criação e consolidação desse PRH na ECT intensifique o desenvolvimento
de mais pesquisas de qualidade e impacto para esse setor de transição
energética. O PRH é um programa fomentado pela ANP e voltado para formar pessoas
para a área de transição energética, conceito que atualmente abrange as
iniciativas especificamente da área de petróleo.
Química, física e engenharia
Para se chegar ao resultado
final, alguns conhecimentos precisaram ser ativados. A produção de carbeto de
níquel foi feita através de reação heterogênea do tipo gás-sólido, entre um
sólido de nitrato de níquel calcinado e carvão ativado, e os gases metano e
hidrogênio, em um reator. Em seguida, quatro etapas principais: dentre elas, um
“tratamento térmico” ao qual o nitrato de níquel é submetido; do resultado,
mistura e homogeneização do pó calcinado com carvão ativado; após, adição de
carbono, em condições específicas de reações químicas e físicas diversas; ao
fim, resfriamento do material.
Produção de hidrogênio e de células
de combustível são possíveis aplicações da tecnologia | Foto: Cícero Oliveira –
Agecom/UFRN
Dessa conjunção de saberes,
Camila Pacelly Brandão de Araújo enfatiza a importância da forte colaboração
interdepartamental na UFRN, em um entrelaçamento de saberes de pesquisadores do
Departamento de Engenharia Química e da Escola de Ciência e Tecnologia, com um
enlace de conhecimento de áreas como química, física e engenharia.
Na perspectiva específica, o
grupo vem desenvolvendo uma cooperação científica internacional com
instituições da França, Inglaterra e Canadá. Isso porque o desenvolvimento do
estudo foi realizado no âmbito do Laboratório de Materiais Nanoestruturados em Reatores
Catalíticos, unidade com pesquisas atualmente baseadas em anos de expertise do
grupo em carbetos e com conexões para além das fronteiras nacionais. O produto
da patente, bem como outros frutos de pesquisas no laboratório, deverão ser
testados nessas universidades.
Tribuna do Norte
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